未來6G網路的五個顛覆性特徵

電信業一直都在追求創新技術，以支援對移動頻寬不斷增長的需求，這種需求大約每兩年翻一番。

例如，在過去20年中，已經推出了三代蜂窩網路技術：從2001年3G的推出開始，到2009年4G的商業引入，最後到今天第一批5G網路的部署。與此同時，其他的行動通訊方式--如Wi-Fi也已經佔據了一席之地。

儘管有了這些新的發展，我們對頻寬的渴求仍然是無止境的。此外，還需要越來越低的延遲，特別是在工業環境中，它們已經成為保持運作的關鍵要求。這就是為什麼該行業已經開始準備下一步，即推出第六代行動網路(6G)。

誠然，現在還為時過早，國際6G標準仍在制定中。但有一點是明確的，6G將把它的前輩們遠遠甩在後面。

(資料來源：愛立信移動性報告2020年11月)

每秒100Gbps

對於大多數人來說，移動寬頻網路只是一種方式，可以在旅途中播放電影和電視劇，或者隨時隨地快速下載大檔案。他們需要的是速度。

這應該是一個驚喜嗎?其實不然，二十多年來，速度一直是電信運營商試圖吸引客戶的頭號賣點。

事實是，我們不斷地在網際網路上分享越來越多，越來越大的影片檔案。統計資料顯示，人們每天在YouTube上觀看超過10億小時的影片。四分之三的YouTube使用者透過移動裝置訪問該平臺。

對人們來說，關鍵是能夠隨時隨地訪問這些下載，並以儘可能高的解析度觀看影片，進入移動寬頻。

6G網路將繼續建立在這一趨勢之上，其特點是預計下載速度不低於100Gbps。這比5G網路的(理論)下載速度快10倍，比今天最先進的4G網路所能容納的速度快300倍。

100GHz(及以上)的頻率

頻率越高，可用的頻寬就越多。因此，為了實現這些頻寬，我們將需要利用更高的無線電頻率。

例如，4G網路被限制在2.5GHz以下的頻率，而5G網路在28和39GHz頻段執行。而下一代行動網路(包括6G)，預計將採用100GHz以上的頻率。

只有幾微秒的延遲

人們的移動體驗不僅僅取決於他們能夠(快速)下載的資料量。對於許多應用，網路的延遲是一個同樣重要的因素。

例如，在觀看電視直播節目時，延遲會影響客戶體驗。畢竟，沒有人願意錯過世界盃足球賽決賽期間的那個關鍵點球。

誠然，5G網路的引入(以及其不到1毫秒的延遲)應該已經結束了這樣的小插曲。然而，6G提出了一個更加完善的延遲，只有幾微秒。

這對於支援越來越多的物聯網(IoT)應用尤其必要。想一想基於實時感測器資料獨立控制機器和複雜工業流程的閉環控制系統;或時間敏感的醫療物聯網應用，如心電圖(ECG)或腦電圖(EEG)訊號的處理和解釋。

每平方公里1000萬個連線裝置

物聯網的能力是由連線的感測器和裝置的數量決定的。在這裡，預計也會有巨大的增長。市場研究公司Statista預測，到2025年，物聯網將由近310億臺裝置組成，而現在只有120至130億臺裝置。隨著裝置數量的不斷增加，將盡可能多的裝置連線到網際網路上(每平方米或每平方公里)是一個挑戰。這個數字被稱為連線密度。

今天的4G網路實現了每平方公里約10萬個裝置的連線密度。5G已經做得很好了，允許每平方公里連線100萬臺裝置。而隨著6G網路的引入，每平方公里1000萬臺連線裝置的數字也指日可待。

每位能耗少於1納焦

如前所述，6G網路將不得不採用更高的無線電頻率，以支援對更高頻寬的需求。但問題之一是，底層(晶片)技術(尚未)能夠在這些頻段上以節能的方式執行。

電信強國愛立信在最近的一份報告中表示，行動網路的能源消耗確實有可能急劇增加，以環境和網路的總部署成本為代價。

儘管如此，電信業並沒有坐以待斃。根據電信運營商Orange的說法，與4G相比，到2025年，新技術和軟體的引入可以將5G網路的能耗降低10倍(每傳輸千兆)。而到2030年，這甚至可能成為20倍。

相比之下，今天提高行動網路能源效率的努力有可能被需要傳輸的快速增長的資料量所抵消。多年來，一場類似的戰鬥一直在資料中心上演，以光纖連線為特色，需要在保持高能效的同時處理儘可能多的資料。今天，在測試設定中，光纖以每位元幾百飛焦耳的速度執行(1飛焦耳相當於10-15焦耳)。

對於6G，研究人員設定的目標是將其能源消耗減少到每位元1納焦耳(10-9焦耳)以下。

為此，研究人員對新的III-V材料(如磷化銦)寄予厚望，儘管這些材料還不適合整合到矽平臺上。因此，研究界正在專門研究III-V/CMOS混合方法，研究如何將III-V材料與CMOS技術異質地結合起來，這些材料在可靠性方面的表現如何，哪些退化機制在起作用等等。在這些見解的基礎上，研究人員的目標是創造出能在100GHz及以上頻率下有效和經濟地執行的移動裝置技術。